亲和取代反应机理.ppt

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1、亲核取代反应的机理亲核取代反应的机理主讲内容主讲内容:引引 言言:亲核取代反应是卤代烷的一个重要化学性质：卤素原亲核取代反应是卤代烷的一个重要化学性质：卤素原亲核取代反应是卤代烷的一个重要化学性质：卤素原亲核取代反应是卤代烷的一个重要化学性质：卤素原子被其他原子或基团取代，生成其他类有机化合物例如：子被其他原子或基团取代，生成其他类有机化合物例如：子被其他原子或基团取代，生成其他类有机化合物例如：子被其他原子或基团取代，生成其他类有机化合物例如：卤代烃的水解、醇解、氨解、氰解。卤代烃的水解、醇解、氨解、氰解。卤代烃的水解、醇解、氨解、氰解。卤代烃的水解、醇解、氨解、氰解。例如：例如：（溴甲烷的

2、水解）（溴甲烷的水解）（溴甲烷的水解）（溴甲烷的水解）CHCH3 3 OH OH+Na Nar r OH-亲核试剂亲核试剂回流回流CHCH3 3 r r +NaOHNaOHH2O问题问题:反应经过什么样的历程？什么是亲核取代反应？反应经过什么样的历程？什么是亲核取代反应？溴甲烷的结构：溴甲烷的结构：溴甲烷的结构：溴甲烷的结构：-+CHCH3 3r r+:CHCH3 3 OH OH+:r r（r r的电负性的电负性的电负性的电负性C C的电负性）的电负性）的电负性）的电负性）亲核取代反应：（）亲核取代反应：（）、底物：、底物：CH3r、亲核试剂：、亲核试剂：:、:（离子）（离子）:、：（中性分子

3、）（中性分子）、离去基团：、离去基团：:r、双分子亲核取代反应双分子亲核取代反应、单分子亲核取代反应单分子亲核取代反应、双分子亲核取代机理（、双分子亲核取代机理（）(讲）：讲）：亲核试剂亲核试剂：中带有孤电子对的氧原中带有孤电子对的氧原子亲核的进攻溴甲烷分子中带有部分正电荷的碳原子引发子亲核的进攻溴甲烷分子中带有部分正电荷的碳原子引发反应反应四面体结构四面体结构、处于同一平面、处于同一平面CHHHBr：-HOBrCHHHCHOHHH+Br-+（）（）（）（）（）（）反应机理：反应机理：旧键开始断裂：旧键开始断裂：沿着沿着r r键的键键的键轴从轴从r r的背面进攻的背面进攻原子，原子，r r键开

4、始键开始断裂，键开始变长，键的强度开始减弱，断裂，键开始变长，键的强度开始减弱，r r原子开始带着一对电子离开原子开始带着一对电子离开新键开始生成：中亲核的氧用其孤对中亲核的氧用其孤对电子与溴甲烷中的电子与溴甲烷中的开始键合形成开始键合形成键。键。反应机理：反应机理：过渡态：过渡态：旧键未完全断裂而新键旧键未完全断裂而新键未完全形成未完全形成反应机理：反应机理：反应结束：旧键完全断裂，同时新键完全形成构型的转化构型的转化、溴甲烷中为溴甲烷中为杂化杂化四个四个杂化轨道分杂化轨道分别和别和个原子、个别和别和个原子、个溴原子形成溴甲烷的四面体的结构溴原子形成溴甲烷的四面体的结构r、过渡态中为、过渡态

5、中为杂化，轨道形状为平面杂化，轨道形状为平面过渡态的、处于同一平面内，原子的另一个过渡态的、处于同一平面内，原子的另一个轨道垂直与该平面，分别与和轨道垂直与该平面，分别与和r形成两个键，但形成两个键，但这两个键都比正常的这两个键都比正常的键弱键弱 、产物：甲醇的构型、产物：甲醇的构型：从溴甲烷的背后进攻而导致分子构型发生了转变，从溴甲烷的背后进攻而导致分子构型发生了转变，这就是著名的这就是著名的“瓦尔登转化瓦尔登转化”整个过程类似于整个过程类似于雨伞的反转雨伞的反转能量的变化：能量的变化：反应的特征：反应的特征：a、反应是一步完成（新、旧键同时发生）、反应是一步完成（新、旧键同时发生）b、反应

6、中、反应中CH3r 和和:粒子参与速控步：粒子参与速控步：粒子参与速控步：粒子参与速控步：双分子亲核取代反应双分子亲核取代反应双分子亲核取代反应双分子亲核取代反应c、反应速率方程式：、反应速率方程式：V=KV=K2 2 CH3r 1HO-1该反应为二级反应该反应为二级反应反应机理：例如：例如：实验证明该反应分两步进行：实验证明该反应分两步进行：（）Cr:OH-(CH3)3C-OH+:Br-能量的变化：能量的变化：反应的特征：反应的特征：b、速控步骤为第一步：、速控步骤为第一步：反应速率方程式：反应速率方程式：V=KV=K2 2（CH3）r 该反应为一级反应该反应为一级反应C、只有一个分子参加速控步即为单分子亲核取代反应、只有一个分子参加速控步即为单分子亲核取代反应后进入（CHCH3 3）r r（CH3）rr的离去a、反应是两步完成、反应是两步完成